《光波傳輸數(shù)值仿真》這本專著系統(tǒng)介紹了光波傳輸?shù)幕A(chǔ)理論、離散采樣方法、基于MATLAB平臺(tái)的編碼實(shí)例以及具體的應(yīng)用場(chǎng)合,對(duì)于從事光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì),特別是激光系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科研人員具有參考價(jià)值。
杰森·D.施密特,美國(guó)空軍少校,是空軍工業(yè)大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院光電專業(yè)副教授。曾在美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室“星火”光學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)做過(guò)研究,在Dayton大學(xué)獲得了光電專業(yè)博士學(xué)位。Schmidt,博士對(duì)大氣湍流光波傳輸已有10年的研究。他在2008年從美國(guó)空軍科學(xué)技術(shù)部獲得了青年研究?jī)?yōu)秀獎(jiǎng)。除了光波傳播,Schmidt博士的研究領(lǐng)域還包括自由空間光通信和自適應(yīng)光學(xué)等。
第1章 標(biāo)量衍射理論基本原理
1.1 經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)
1.1.1 電場(chǎng)和磁場(chǎng)的源
1.1.2 電和磁場(chǎng)
1.2 麥克斯韋方程組的簡(jiǎn)單行波解
1.2.1 獲得波動(dòng)方程
1.2.2 簡(jiǎn)單行波場(chǎng)
1.3 標(biāo)量衍射理論
1.4 習(xí)題
第2章 數(shù)字傅里葉變換
2.1 數(shù)字傅里葉變換基本原理
2.1.1 傅里葉變換:從解析到數(shù)值
2.1.2 傅里葉逆變換:從解析到數(shù)值
2.1.3 在軟件中運(yùn)行分立傅里葉變換
2.2 采樣純頻率函數(shù)
2.3 分立和連續(xù)傅里葉變換的對(duì)比
2.4 分立化的混淆效應(yīng)
2.5 信號(hào)變換的3個(gè)研究實(shí)例
2.5.1 sinec信號(hào)
2.5.2 高斯信號(hào)
2.5.3 帶二次方相位的高斯信號(hào)
2.6 二維分立傅里葉變換
2.7 習(xí)題
第3章 使用傅里葉變換的簡(jiǎn)單運(yùn)算
3.1 卷積
3.2 相關(guān)
3.3 結(jié)構(gòu)函數(shù)
3.4 微分
3.5 習(xí)題
第4章 夫瑯和費(fèi)衍射與透鏡
4.1 夫瑯和費(fèi)衍射
4.2 透鏡的傅里葉變換屬性
4.2.1 緊靠透鏡物體
4.2.2 鏡前物體
4.2.3 鏡后物體
4.3 習(xí)題
第5章 成像系統(tǒng)和像差
5.1 像差
5.1.1 賽德爾像差
5.1.2 澤爾尼克圓多項(xiàng)式
5.2 成像系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)和傳遞函數(shù)
5.2.1 相干成像
5.2.2 非相干成像
5.2.3 斯特列爾比
5.3 習(xí)題
第6章 真空菲涅耳衍射
6.1 不同形式的菲涅耳衍射積分
6.2 算子符號(hào)
6.3 菲涅耳積分運(yùn)算
6.3.1 一步傳播
6.3.2 兩步傳播
6.4 角頻譜傳播
6.5 簡(jiǎn)單光學(xué)系統(tǒng)
6.6 點(diǎn)源
6.7 習(xí)題
第7章 菲涅耳衍射的采樣要求
7.1 施加帶寬限制
7.2 傳播幾何結(jié)構(gòu)
7.3 傳播方法的有效性
7.3.1 菲涅耳積分傳播
7.3.2 角頻譜傳播
7.3.3 一般準(zhǔn)則
7.4 習(xí)題
第8章 部分光傳播的松弛采樣約束
8.1 吸收邊界
8.2 兩部分傳播
8.3 任意數(shù)目的部分傳播
8.4 多重部分傳播的采樣
8.5 習(xí)題
第9章 通過(guò)大氣湍流的傳播
9.1 分步光束傳播方法
9.2 大氣湍流的折射率性質(zhì)
9.2.1 柯爾莫哥洛夫湍流理論
9.2.2 通過(guò)湍流的光學(xué)傳播
9.2.3 大氣光學(xué)參數(shù)
9.2.4 分層大氣模型
9.2.5 理論
9.3 蒙特卡羅相位屏
9.4 采樣約束
9.5 執(zhí)行合理采樣的仿真
9.5.1 確定傳播幾何結(jié)構(gòu)及湍流條件
9.5.2 分析采樣限制
9.5.3 執(zhí)行真空仿真
9.5.4 執(zhí)行湍流仿真
9.5.5 驗(yàn)證輸出結(jié)果
9.6 結(jié)論
9.7 習(xí)題
附錄A 函數(shù)定義
附錄B MATLAB代碼列表
參考文獻(xiàn)